继电保护课件第一张

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1、继电保护原理 电气化教研室 徐祥征 教材配套电子教案 北华大学电气信息学院 继电保护原理继电保护原理 课程介绍 一、本课程在本专业中的地位及教学目标 二、本课程的教学内容 三、学习本课程的基本要求 一、本课程在本专业中的地位及 教学目标 n 本课程是本专业的一门主要专业课，必修课， 考试课。通过本课程的学习，能够使学生掌握 发电厂、变电站继电保护装置工作原理、配置 原则，常用继电器的试验方法； n 培养学生继电保护装置整定计算和识读继电保 护装置原理图、展开图的技能，为毕业后从事 发电厂、变电站和电力系统继电保护的设计研 发、运行、安装、调试检修等工作打下基础。 二、本课程的教学内容1、理论部

2、分 1）继电保护的基础元件（互感器及变换器、继电器 等） 2）电网的继电保护（电网的相间短路保护、接地保 护、距离保护、差动保护、高频保护） 3）输电线路的自动重合闸 4）主设备保护（如电力变压器保护、同步发电机的 继电保护、母线保护、电力电容器保护等） 5）微机继电保护 2、实践部分 继电保护装置的实验及调试实习 1、学会抓重点，领会问题的真谛； 2、提倡课前预习、课堂认真听讲、课后复习 ； 3、扩大自己的视野，以教材为蓝本，钻研学 习相关参考书籍及期刊杂志； 4、成绩评定：考勤、纪律10%+作业10%+试验 10%+期考70%。 第一章 绪 论 本章主要讲授内容 第一节 电力系统继电保护的

3、任务和作用 第二节 对继电保护的基本要求 第三节 继电保护的构成及分类 第四节 继电保护课程的特点 本章基本要求 l了解电力系统的故障和不正常运行状态及 引起的后果； l掌握继电保护装置的概念、继电保护的任 务（作用）、原理及组成； l熟练掌握对继电保护的基本要求。 第一节电力系统继电保护的 任务和作用 一.电力系统的故障和不正常运行状 态及引起的后果 二.继电保护装置 三.继电保护装置的基本任务 一.电力系统的故障和不正常运行状态 及引起的后果 电力系统的故障：三相短路K(3)、两相短 路K(2) 、单相短路接地K(1)、两相短路 接地K (1,1)、断线、变压器绕组匝间短 路、复合故障等。

4、 不正常运行状态：小接地电流系统的单 相接地、过负荷、变压器过热、系统 振荡、电压升高、频率降低等。 1、变压器短路故障 2、带负荷拉闸 3、单相接地故障 发生故障可能引起的后果 1、故障点通过很大的短路电流和所燃起的 电弧，使故障设备烧坏； 2、系统中设备，在通过短路电流时所产生 的热和电动力使设备缩短使用寿命； 3、因电压降低，破坏用户工作的稳定性或 影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定 性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。 事故事故 事故事故: :指系统的全部或部分的正常运行遭到 破坏，以致造成对用户的停止送电、少 送电、电能质量变坏到不能容许的程度 ，甚至毁坏设备等等。 二、继电保护装置

5、二、继电保护装置 继电保护装置指反应电力系统中电气元件发 生故障或不正常运行状态，并动作于断路器 跳闸或发出信号的一种自动装置。 继电保护装置最初是以机电式继电器为主构 成的，现代继电保护装置则已发展成以电子 元件或微机、可编程序控制器为主构成。“ 继电保护”一词泛指继电保护技术或由各种 继电保护装置组成的机电保护系统 三、继电保护装置的基本任务 （1） 发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元 件从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。 （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行 维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理， 或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引 起损坏或发展成为

6、事故的电气设备予以切除。 （3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动 化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短 事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统 运行的可靠性。 第二节 对继电保护的基本要求 四性： 1、选择性；2、速动性； 3、灵敏性；4、可靠性 对四性的评价： 以上四条基本要求，选择性是关键，灵 敏性必须足够高，速动性达到要求即可 ，最重要的是必须满足可靠性的要求。 选择性：保护装置动作时仅将故障对象从电力系 统中切除，使停电范围限制在最小的范围内。 当 K3点发生短路故障时，应由故障线路WL1上的保护P7和 P5动作，将故障线路WL1切除，这时变电所B则仍可由非故 障

7、线路WL2继续供电。当K4点发生短路故障时，应由线路的 保护P4动作，使断路器4QF跳闸，将故障线路WL4切除，这 时只有WL4停电。由此可见，继电保护有选择性的动作可将 停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断对用户的供电。 图1-1 单侧电源网络中有选择性动作 主保护和后备保护 1）主保护：是指装设在本元件断路器处并瞬时动作的保护 。我们一般都希望故障能够被主保护动作切除。据我国 某系统统计最近十年中220KV线路的主保护动作次数占 全部保护动作次数的83.7%，154KV线路主保护动作次数 占76.3%。 2）后备保护：后备保护可分为近后备和远后备两种。 近后备：装设在本元件断路器处，动作

8、时限比主保 护长。当本元件主保护拒动时，才由近后备保护动作来 切除故障。 远后备：装设在相邻上一元件断路器处，动作时限 比近后备保护时限还要长。当本元件的保护或开关拒动 时，利用相邻元件的远后备保护切除故障。 3）辅助保护：起辅助作用的保护。如为消除方向继电 器的电压死区或为加速切除靠近母线附近的线路故障而 加装的电流速断保护。 考虑后备保护的问题。当K1点发生短路故障时，距短路点最近 的保护P1应动作切除故障WL5，但由于某种原因，该处的保护 或断路器拒动，故障便不能消除，此时如其前面一条线路(靠近 电源测)的保护P3动作，故障也可消除。此时保护P3所起的作 用就称为相邻元件的远后备保护。同

9、理保护P5和P6也应该作为 保护P3的远后备保护。如K1点故障，保护1装置两套保护装置 即主保护和近后备保护，当主保护拒动时，可用近后备保护切 除故障线路WL5。 图1-1 单侧电源网络中有选择性动作 二、速动性 速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故 障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行 的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列 运行的稳定性。 故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间 ，一般快速保护的动作时间为0.06 s 0.12 s ，最快的可达 0.02 s 0.04s；一般断路器的 跳闸时间为 0.06 s 0.15 s，最快的可达 0.02s 0.06 s。 三、灵敏性 灵

10、敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生 故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力 。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量。 过量继电器 欠量继电器 反应于电气参量升高而动作的继电器 叫过量继电器,反应于电气参量降低而动作 的继电器叫欠量继电器 过量继电器的动作值总是大于返回值, 欠量继电器的动作值总是小于返回值 四、可靠性 u 可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的 要求。所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可 靠不动作，即不发生误动。所谓信赖性是要求继电保护 在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作 ，即不拒动。 u 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依

11、据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之 间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际 工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行 统一。 第三节第三节 继电保护的工作原理、构成及分类继电保护的工作原理、构成及分类 一、继电保护的工作原理 根据电力系统发生故障或不正常运行状态前 后物理量变化特征为基础构成继电保护装置。 发生短路故障后，利用电流、电压、线路测量 阻抗、电压电流间相位、负序和零序分量的出 现等的变化，构成相应的保护。如过电流及电 流速断保护、低电压及电压速断保护、功率方 向保护、序分量保护、距离保护、差动保护、 高频保护等等。 电力系统故障后工频电气量变化主电力

12、系统故障后工频电气量变化主 要特征要特征 1、电流增大。故障元件上电流增大到大大超 过额定负荷电流 2、电压降低。系统各节点电压均下降，短路 点电压最低可降至零。 3、电压与电流之间的相位角发生改变 。 4、测量阻抗发生变化。 5、出现负序和零序分量。 6、电气元件流入和流出的电流关系发生变化 。元件内部故障，其流入电流不等于流出电 流。 反应非工频电气量的保护反应非工频电气量的保护 1、超高压输电线路的行波保护。 2、电力变压器的气体（瓦斯）保护。 3、电力变压器绕组温度过高的过负荷保护 对于反应电气元件不正常运行情况的继电保 护，主要根据不正常运行情况时电压和电 流变化特征来构成。 二、继

13、电保护装置的分类及构成二、继电保护装置的分类及构成 （一）继电保护装置的分类 分为模拟型和数字型 20世纪80年代前应用的常规继电保护装置 都属于模拟型，80年代后发展的继电保护装置 属于数字型。模拟型又分为机电型、静态型继 电保护装置。 1、机电型继电保护装置包括电磁型和感应型。 2、静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电 路等电子元件构成。 3、数字继电保护保护装置由微机系统构成 （二）继电保护装置的构成（二）继电保护装置的构成 1、模拟型继电保护装置 这种保护装置由测量回路、逻辑回路和执行回路三个主要部分组 成。 （1）测量部分：测量被保护对象的有关物理量，与给定量进行比 较，给出“是”

14、或“非”信号。 （2）逻辑部分：根据测量输出的大小、性质、输出逻辑状态，使 保护按一定逻辑关系工作，然后确定跳闸或发信号。 图1-2 模拟型继电保护装置原理图 (三)执行部分: 根据逻辑部分传送的信号，最后完成 保护装置所承担的任务。 工作原理 举例说明 正常状态： 一次设备通过的电流为负 载电流， KA流过的二次电 流小于动作值 KA不动作 其接点不闭合 断路器主、 辅触点 保护不动作 。 电流继电器 时间继电器 电流互感器 脱扣器 中间继电器 跳闸线圈 过电流保护装置单相原理接线图 图1-3 线路过电流保护装置单相原理接线图 2、数字型微机继电保护 微机继电保护装置由硬件部分和软件部分 组

15、成。微保护硬件部分原理接线如图1-4所示 。 图1-4 微机继电保护硬件部分原理框图 开关量输入 开关量输出 （1 1）微机保护装置的硬件结构）微机保护装置的硬件结构 l 数据采集系统（模拟量输入系统）包括电压形 成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数 转换等功能。完成将模拟量转换为数字量。 l 微机主系统包括微处理器、只读存储器、随机 存储器、定时器及并行口等。 l 开关量输入输出通道。由若干并行口、光电耦 合器件及中间继电器组成。 l 通讯接口。包括通讯接口电路及接口。 l 电源。供给微处理器、数字电路、模拟转换芯 片及继电器所需弱电电压。 （2 2）微机保护的工作原理）微机保护的工作原

16、理 微机继电保护装置由硬件部分和软件部分组成 。微机保护硬件部分原理接线如图1-4所示。被 保护元件的模拟量（交流电压、电流）经电流 互感器TA和电压互感器TV进入到微机继电保护 的模拟量输入通道。由于需要同时输入多路电 压或电流（如三相电压和三相电流），因此要 配置多路输入通道。在输入通道中，电量变换 器将电流和电压变成适用于微机保护用的低电 压量（5v10v）,再由模拟低通滤波器（ ALF）滤除直流分量、低频分量和高频分量及 各种干扰波后，进入采样保持电路（S/H），将 一个在时间上连续变化的模拟量转换为在时间 上的离散量，完成对输入模拟量的采样。 （2 2）微机保护的工作原理）微机保护的工作原理 通过多路转换开关（MPX）将多个输入电气量 按输入时间前后分开，依次送到模数转换器（ A/D），将模拟量转换为数字量进入计算机系统 进行运算处理，判断是否 发生故障，通过开关 量输出通道，经光电隔离电路送到出口继电器发 出跳闸脉冲给断路器跳闸绕组YR，使断路器跳 闸，切除系统故障部分。人机接口部件的作用是 建立起微机型保